Μελέτη και κατασκευή διάταξης ρύθμισης στροφών κινητήρα ultrasonic

• Κύριος συγγραφέας: Νίκου, Αθανάσιος
• Άλλοι συγγραφείς: Τατάκης, Εμμανουήλ
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2017
• Θέματα: Τυπωμένα κυκλώματα; Optocouplers; Ultrasonic motors; 621.381 532 2

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται το σχεδιασμό και την κατασκευή διάταξης για τη ρύθμιση των στροφών ενός κινητήρα τύπου ultrasonic. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός είναι η κατασκευή ενός μετατροπέα πλήρους γέφυρας συντονισμού φορτίου (full bridge load resonant converter) για την οδήγηση ενός πιεζοηλεκτρικού κινητήρα οδεύοντος κύματος. Μέρος της κατασκευής είναι και ένα κύκλωμα με οπτοσυζεύκτες και μικροελεγκτή για τον έλεγχο της ταχύτητας αλλά και της φοράς περιστροφής του κινητήρα. Αρχικά, μελετήθηκαν τα ονομαστικά χαρακτηριστικά του κινητήρα και αναλύθηκε ο τρόπος λειτουργίας του. Μελετήθηκαν διάφορα προγενέστερα συστήματα για την οδήγηση πιεζοηλεκτρικών κινητήρων και έγινε μια έρευνα στους μετατροπείς συντονισμού. Από τους μετατροπείς συντονισμού που μελετήθηκαν επιλέχθηκε ένας για περαιτέρω ανάλυση. Στη συνέχεια, αναλύθηκε ο τρόπος λειτουργίας του επιλεγμένου μετατροπέα συντονισμού και υπολογίσθηκαν οι τιμές των στοιχείων του, με βάση την επιθυμητή περιοχή λειτουργίας. Έπειτα, έγιναν προσομοιώσεις στο κύκλωμα που σχεδιάσθηκε για να επιβεβαιωθεί ο σωστός τρόπος λειτουργίας του, αλλά και για να αποκτηθεί και μία εικόνα για τις τιμές των τάσεων και των ρευμάτων που θα μετρηθούν στην πράξη και για τα οποία θα πρέπει να επιλέξω τα στοιχεία του μετατροπέα. Το επόμενο βήμα, στη σχεδίαση του συστήματος ρύθμισης των στροφών, ήταν η εύρεση των κατάλληλων στοιχείων (MOSFET, πυκνωτές, πηνία, κλπ) για την ορθή και ασφαλή λειτουργία του μετατροπέα συντονισμού, ο σχεδιασμός του τυπωμένου κυκλώματος του μετατροπέα και η κατασκευή του. Τέλος, αφού επιλέχθηκε ένας κατάλληλος μικροελεγκτής (dsPIC30F2020) για την οδήγηση των διακοπτικών στοιχείων, σχεδιάσθηκε ένα κύκλωμα για τον έλεγχο των στροφών του κινητήρα με ανοιχτό και κλειστό βρόχο. Επιλέχθηκαν τα κατάλληλα στοιχεία για την επιθυμητή λειτουργία του κυκλώματος και έγινε ο σχεδιασμός του τυπωμένου κυκλώματος. Έπειτα κατασκευάσθηκε αυτή η πλακέτα ελέγχου και έγιναν μετρήσεις σε όλο το σύστημα (πλακέτα ελέγχου – μετατροπέας συντονισμού – κινητήρας) για να επιβεβαιωθεί η εύρυθμη λειτουργία του.